Search Images Maps Play YouTube News Gmail Drive More »
Sign in
Screen reader users: click this link for accessible mode. Accessible mode has the same essential features but works better with your reader.

Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE4414940 C2
Publication typeGrant
Application numberDE19944414940
Publication date2 Jul 1998
Filing date28 Apr 1994
Priority date28 Apr 1994
Also published asDE4414940A1, EP0706671A1, US5777732, WO1995030166A1
Publication number19944414940, 944414940, DE 4414940 C2, DE 4414940C2, DE-C2-4414940, DE19944414940, DE4414940 C2, DE4414940C2, DE944414940
InventorsPekka Haenninen, Stefan Dr Hell
ApplicantPekka Haenninen, Hell Stefan
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Lumineszenz-Rastermikroskop mit zwei Photonen Anregung Luminescence scanning microscope with two-photon excitation translated from German
DE 4414940 C2
Abstract  available in
Claims(6)  translated from German
1. Lumineszenz-Rastermikroskop mit Zwei-Photonen-Anregung, 1. luminescence scanning microscope with two-photon excitation,
  • - mit einer Laseranordnung ( 1 ) zur Zwei-Photonen-Anregung von dreidimensional in einem zu beobachtenden Objekt ( 5 ) verteilten, lumineszierenden Molekülen, - Distributed with a laser device (1) for two-photon excitation of three-dimensionally in a object to be observed (5), luminescent molecules,
  • - mit einer das zu beobachtende Objekt ( 5 ) abtastenden Rastereinrichtung ( 6 ), - Scanning with an object to be observed (5) rasterizer (6)
  • - und mit einem Strahlteiler ( 7 ) zwischen dem Objekt ( 5 ) und einer Detektoranordnung ( 2 ), der das Lumineszenzlicht der Lumineszenzmoleküle zu der Detektoranordnung ( 2 ) auskoppelt, - And with a beam splitter (7) between the object (5) and a detector arrangement (2), which decouples the luminescence of the luminescent molecules to the detector array (2),
    dadurch gekennzeichnet , characterized in
  • - daß die Laseranordnung ( 1 ) die Zwei-Photonen-Anregung mit Lichtpulsen von einer Dauer größer als 1 Pikosekunde erzeugt, - That the laser assembly (1) generates the two-photon excitation with light pulses of a duration greater than 1 picosecond,
  • - und daß die Laseranordnung ( 1 ) als Array von Halbleiterlasern und die Detektoranordnung ( 2 ) als Array von Halbleiterdetektoren ausgebildet ist, - And in that the laser arrangement (1) as an array of semiconductor lasers and the detector arrangement (2) is formed as an array of semiconductor detectors,
  • - wobei diese beiden Arrays das Objekt abtasten. - These two arrays to scan the object.
2. Lumineszenz-Rastermikroskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterlaserarray und das Detektorhalbleiterarray bezüglich des Objektivs ( 3 ) des Rastermikroskops in zueinander konjugierten Positionen angeordnet sind. 2. Luminescence scanning microscope according to claim 1, characterized in that the semiconductor laser array and the detector array semiconductor respect to the lens (3) are arranged of the scanning microscope in mutually conjugate positions.
3. Lumineszenz-Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektorhalbleiterarray eine hohe Empfindlichkeit bei kleinem Eigenrauschen besitzt. 3. luminescence scanning microscope according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the detector array semiconductor has a high sensitivity at a low inherent noise.
4. Lumineszenz-Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleiterlaserarray kontinuierliches Laserlicht abgibt. 4. luminescence scanning microscope according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the semiconductor laser array emits continuous laser light.
5. Luminesenz-Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Detektorhalbleiterarray ein für die Lumineszenzwellenlänge der Lumineszenzmoleküle durchlässiger Filter ( 8 ) vorgeschaltet ist. 5. Luminesenz scanning microscope according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the detector array is a semiconductor permeable to the luminescence wavelength of the luminescent filter (8) is connected upstream.
6. Lumineszenz-Rastermikroskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektorhalbleiterarray als Photonenzähler ausgebildet ist. 6. Luminescence scanning microscope according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the detector array is configured as a semiconductor photon counter.
Description  translated from German

Die Erfindung betrifft ein Lumineszenz-Rastermikroskop gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. The invention relates to a luminescence-scanning microscope according to the preamble of the main claim.

Ein derartiges Rastermikroskop mit einer Laser-, einer Filter- und einer Detektoranordnung ist aus der US 5034613 bekannt. Such a scanning microscope having a laser, a filter and a detector arrangement is known from US 5,034,613. Die Laseranordnung regt die Lumineszenz einer zu untersuchen den Probe an. The laser assembly excites the luminescence of a study of the sample. Die Filteranordnung separiert das Lumineszenz licht der Probe vom Laserlicht und die Detektoranordnung registriert das Lumineszenzlicht. The filter assembly separates the light luminescence of the sample by the laser light and the detector arrangement registers the luminescent light.

Die DE 40 35 799 A1 beschreibt ein Rastermikroskop, bei dem meh rere Rasterpunkte gleichzeitig angeregt und mit einem Detek torarray konfokal registriert werden. DE 40 35 799 A1 describes a scanning microscope simultaneously excited at the meh rere grid points and recorded with a confocal Detek torarray. Dieses Mikroskop arbeitet ohne zwei Photonen Anregung. This microscope works without two-photon excitation.

Aus der DE 35 05 728 C2 ist ferner ein Verfahren zur gezielten Zerstörung unerwünschter Nukleinsäuren in der unmittelbaren Nachbarschaft von Proteinen bekannt, bei dem die Probe einer zwei Photonen Anregung unterworfen wird. From DE 35 05 728 C2 a method for the selective destruction of unwanted nucleic acids in the immediate vicinity of proteins is also known in which the sample is subjected to a two-photon excitation. Dabei wird das zu un tersuchende Material zerstört. Here, the material investigated is to un is destroyed.

Die Druckschrift "Proceedings Spie: Three Dimensional Micros copy: Image Acquisition and Processing, vol. 2184, 7 February 1994, San Jose USA; pages 66-71, Hänninen and Hell" beschreibt eine Vorgehensweise bei der die Spitzenleistung erniedrigt und zugleich die Pulsdauer vergrößert wird, so daß sie < 1 ps ist. The publication "Proceedings of Spie: Three Dimensional Micro copy. Image Acquisition and Processing, vol 2184, 7 February 1994, San Jose, USA, pages 66-71, Hänninen and Hell" describes a procedure for lowering the peak power and at the same time increases the pulse duration is such that it is <1 ps. Dadurch sollen komplexe und teure fs Laser umgangen werden. The aim is complex and expensive fs lasers are bypassed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lumineszenz- Rastermikroskop mit zwei Photonen Anregung anzugeben, das ko stengünstig herstellbar ist und schnell und probenschonend ar beitet. Object of the present invention is to provide a luminescence microscope with two-photon excitation, which is co-effectively produced and quickly and gently ar samples processed.

Diese Aufgabe wird durch ein Lumineszenz-Rastermikroskop mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a luminescence-scanning microscope with the features of claim 1. Dabei erzeugt eine Laseranordnung als Array von Halbleitern Lichtimpulse größer als 1 Picosekunde und die Detektoranordnung ist als Array von Halbleiterdetektoren ausgebildet. Here, a laser array as an array of semiconductor light pulses is greater than 1 picosecond, and the detector arrangement is designed as an array of semiconductor detectors. Durch die Anregung mit Laserimpulsen, deren Dauer größer ist als eine Pikosekunde oder durch die Anregung mit kontinuierlichem Licht sind die Leistungsspitzen im Anregungslicht soweit reduziert, daß eine Zerstörung des Objektes nicht auftritt. By excitation with laser pulses whose duration is greater than a picosecond or by excitation with continuous light performance peaks in the excitation light are reduced to the extent that destruction of the object does not occur. Da die verwendeten Laserimpulse eine niedrigere Leistung aufweisen, als die Leistung im Sub-Picosekundenbereich, sind längere Meßzeiten in der Regel angebracht, wobei die Empfindlichkeit des verwendeten Detektors den Meßbedingungen angepaßt wird. Since the laser pulses used have a lower power than the power in the sub-picosecond range, longer measurement times are usually mounted, wherein the sensitivity of the detector used is adapted to the measurement conditions. Es hat sich herausgestellt, daß wenn als Auswertungsverfahren das Verfahren des Photonenzählens eingesetzt wird, dieses zu sehr guten Messergebnissen führt. It has been found that if the evaluation process, the process of photon counting is used, this leads to very good measurement results. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Halbleiterlaserarray und das Detek torhalbleiterarray bezüglich des Objektivs des Rastermikroskops in zueinander konjugierten Positionen angeordnet sind. It when the semiconductor laser array and the Detek torhalbleiterarray are arranged with respect to the lens of the scanning microscope in mutually conjugate positions is particularly advantageous. Sogar mit kontinuierlichem Laserlicht mittlerer Leistung ist die Aufnahme und Auswertung der Meßergebnisse möglich. Even with continuous laser light medium performance recording and evaluation of results is possible.

Es ist vorteilhaft, wenn ein Detektorhalbleiterarray mit einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis eingesetzt wird. It is advantageous if a detector semiconductor array is used with a high signal-to-noise ratio. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß der eingesetzte Detektor eine entsprechend hohe Empfindlichkeit und ein kleines Eigenrauschen aufweist. Is of particular importance that the detector used has a correspondingly high sensitivity and a little self-noise. Durch die arrayförmige Anordnung der Laser und Detektoren und die dadurch gegebene Bestrahlung und Messung von mehreren Rasterpunkten, ist die Möglichkeit gege ben, die Dauer des Verfahrens zu verkürzen. By the array arrangement of the lasers and detectors and the resulting given irradiation and measurement of a plurality of halftone dots, the possibility is gege ben to shorten the duration of the procedure.

Bei dem erfindungsgemäßen Luminesenz-Rastermikroskop sind weiterhin Filter vorgesehen zum Separieren des von der Probe emitierten Lichtes von dem Laserlicht. Wherein Luminesenz scanning microscope according to the invention are further provided filters for separating the emitted light from the sample by the laser light. Anstatt eines Filters kann auch ein Detektor eingesetzt werden, der die entsprechende Wellenlänge herausfiltert. Instead of a filter can also be a detector are used, which filters out the corresponding wavelength.

Das Detektorhalbleiterarray kann auch als Photonenzähler aus gebildet sein. The detector semiconductor array can be formed as a photon counter from.

Eine schematische Darstellung eines Lumineszenz-Rastermikro skopes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der einzigen Figur wiedergegeben. A schematic representation of a luminescence-grid micro Skopes for performing the method according to the invention is shown in the single figure.

Das Lumineszenz-Rastermikroskop weist einen Laser 1 zur Erzeugung des Laserlichtes, einen Fotodedektor 2 zur Auswertung der Meßergebnisse und ein Objektiv 3 zur Fokussierung des von der Laserlichtquelle 1 ausgesandten Laserstrahles 4 auf das zu untersuchende Objekt 5 auf. The luminescence-scanning microscope comprises a laser 1 for generating the laser light, a Fotodedektor 2 for evaluation of the measurement results and an objective lens 3 for focusing the light emitted from the laser light source 1, the laser beam 4 on the object 5 to be examined. Der Laserstrahl 4 wird mit einer Strahlrastereinrichtung 6 zum Abrastern des Objektes 5 gesteuert. The laser beam 4 is controlled by a beam scanning device 6 for scanning of the object 5. Ferner weist das Lumineszenz-Rastermikroskop Filter 7 und 8 zum Separieren des Laserlichtes 4 vom Lumineszlicht auf. Further, the luminescence microscope filter 7 and 8 has to separate the laser light from 4 Lumineszlicht. Gemäß der Erfindung ist die Laserlichtquelle 1 als ein herkömmlicher Laser mit kontinuierlicher oder gepulster Strahlung ausgebildet. According to the invention, the laser light source 1 is formed as a conventional laser continuous or pulsed radiation. Die Laserlichtquelle 1 kann auch durch eine arrayförmige Anordnung von Lasern gebildet sein. The laser light source 1 can also be formed by an array-like arrangement of lasers. Das gleiche trifft für den Fotodedektor 2 zu. The same is true for the Fotodedektor 2 to. Dieser kann entweder punkt- oder arrayförmig ausgebildet sein. This can be formed either point or array-like. Im Falle einer arrayförmigen Anordnung der Laser 1 und Detektoren 2 sind diese sowie der abzubildende Probenbereich in jeweils zueinan der optisch konjugierten Ebenen zur gleichzeitigen Aufnahme von mehreren Rasterpunkten angeordnet. In the case of array-like arrangement of the laser 1 and 2, these detectors and the sample area to be imaged are disposed in each zueinan of optically conjugate planes for the simultaneous reception of a plurality of grid points.

Patent Citations
Cited PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
DE3505728C2 *15 Feb 198519 Jan 1989Molecular Biophysics Technology, Inc., Philadelphia, Pa., UsTitle not available
DE4035799A1 *10 Nov 199014 May 1992Zeiss Carl FaConfocal scanning microscope with computer control - has illumination raster corresponding to raster of CCD sensor receiving image of scanned object
US5034613 *14 Nov 198923 Jul 1991Cornell Research Foundation, Inc.Two-photon laser microscopy
Non-Patent Citations
Reference
1 *Proceedings SPIE: Three Dimensional Microscopy, Image Acquisition and Processing, Two Photon Excitation in Time-Resolved FluorescensMikroscopy/vol. 2184, 7. Feb. 1994, San Jose USA, pp 66-71/ Pekka Hänninen and Stefan Hell
Referenced by
Citing PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
DE10314750A1 *31 Mar 20034 Nov 2004Leica Microsystems Heidelberg GmbhScanning microscope for biological applications has an objective with a contrast device which enables use of the microscope in a Hoffman-modulation contrast mode
Classifications
International ClassificationG02B21/16, G02B21/00
Cooperative ClassificationG02B21/002, G02B21/16
European ClassificationG02B21/00M4, G02B21/16
Legal Events
DateCodeEventDescription
2 Nov 1995OP8Request for examination as to paragraph 44 patent law
2 Jul 1998D2Grant after examination
10 Dec 19988363Opposition against the patent
16 Oct 20038331Complete revocation